案例文章
动脉粥样硬化（Atherosclerosis）是一种常见的血管炎症性病变，是多种心血管疾病的根本病理基础，如高血压、心肌梗死、中风和外周动脉疾病。已有研究表明，血管平滑肌细胞（VSMC）的功能异常与动脉粥样硬化的发生和进展密切相关，而凝血酶（thrombin）通过促进VSMC的迁移和增殖，在动脉粥样硬化中发挥着重要作用。丝氨酸蛋白酶抑制剂（Serpins）是血浆中一个复杂且广泛分布的蛋白超家族，其中一些Serpins通过抑制凝血酶，参与血液凝固、纤维蛋白溶解和炎症等关键生理过程。然而，Serpins在动脉粥样硬化中的具体作用尚未得到充分阐明。
东南大学医学院附属中大医院心内科团队以鼠源Serpina3c和凝血酶（thrombin）为研究对象，采用实验研究与蛋白-蛋白对接技术相结合，探讨了Serpina3c与凝血酶的相互作用机制，并深入分析了Serpina3c在动脉粥样硬化中的作用。本研究对于疾病治疗和临床医学领域具有重要意义。
研究人员利用小鼠模型，通过基因敲除或过表达Serpina3c，观察其在动脉粥样硬化中的作用，结果表明Serpina3c的表达水平与动脉粥样硬化的严重程度呈负相关。Serpina3c显著减少了动脉粥样硬化斑块的形成，并减轻了血管内皮损伤。此外，Serpina3c的凝血酶抑制作用有效降低了血栓形成，缓解了与凝血相关的炎症反应。
为了进一步探讨Serpina3c与凝血酶（thrombin）之间的相互作用机制，研究人员利用普美瑞云平台（https://pumeirui.com/）上的蛋白-蛋白对接工具，预测了Serpina3c与凝血酶的复合物结构，并详细解析了结合界面上氨基酸残基的分布特征。
操作简述：
l准备受体蛋白和配体蛋白文件：从晶体结构（PDB ID: 2PV9）提取thrombin的3D结构作为受体蛋白，使用MODELLER构建小鼠Serpina3c的结构作为配体蛋白。
l设置可选项：采用全局对接方式，设置配体蛋白旋转角度为15°，使用基于知识的评分函数进行打分，输出打分前10的结合构象并进行优化。
下图展示了Serpina3c与凝血酶（thrombin）相互作用的复合物结构（绿色表示Serpina3c，橘色表示thrombin）。复合物的结合模式显示，Serpina3c的Loop区插入至凝血酶的活性口袋中，类似于其同系物抗凝血酶-III（antithrombin-III）与凝血酶的晶体复合物结构。此外，研究还发现Serpina3c上的多个关键氨基酸残基与凝血酶活性位点相互作用，从而维持了Serpina3c与凝血酶之间的紧密结合。
从上述研究结果，我们可以看到蛋白-蛋白对接方法展现出了强大的预测能力，能够精确地模拟出配体蛋白（Serpina3c）与受体蛋白（thrombin）之间的结合模式。这种方法不仅详尽地解析了结合界面的残基分布特征，还通过高精度的计算分析，鉴别出了对复合物稳定性及结合亲和力具有关键贡献的热点残基。这些热点残基在Serpina3c与thrombin的相互作用中扮演着至关重要的角色，它们的存在和分布直接影响了复合物的形成、稳定性和功能。通过深入解析这些热点残基的结构和功能特性，我们可以更深入地理解Serpina3c如何有效地抑制thrombin的活性，并揭示其在调节凝血和抗炎过程中的分子机制。
本研究结合实验与计算方法，深入探讨了Serpina3c与凝血酶（thrombin）之间的作用机制。结果表明，Serpina3c通过靶向并抑制凝血酶，进而减少血管平滑肌细胞（VSMCs）的增殖和迁移，在动脉粥样硬化中发挥重要作用。该研究成果已发表于学术期刊《Clinical Science》。
Qian L, Ji J, Guo J, et al. Protective role of serpina3c as a novel thrombin inhibitor against atherosclerosis in mice[J]. Clinical Science, 2021, 135(3): 447-463.